前沿导读
美籍华裔数学家、中科院外籍院士丘成桐在访谈中指出,我们不停地在解决卡脖子问题,但是在被别人卡脖子的时候,你也是跟着人家的思路走,这样永远解决不了卡脖子的问题。你解决的只是别人给你创造的问题,而不是自己创造的问题,要想办法创造自己的技术路线。
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基础问题
丘成桐院士认为,当下解决卡脖子问题属于被动应对,解决了这个问题,对方还会对下一个环节进行限制。想要摆脱这种被动局面,只有在基础体系之上进行创新,才能在根源上解决受制于人的情况。
据《清华大学建设处》发布的资料显示,丘成桐院士在“人文清华”讲坛节目中表示中国科研人员过于习惯回答问题,很少去主动提出问题,这个情况一定要改变。提出一个好问题,就仿佛是长江流域里的一块大石头,当你提出问题并解决问题之后,这块石头被挪开,水流会变得通畅。甚至解决一个大问题后,还可以顺便解决行业内的许多其他问题。
参考资料:
“人文清华”讲坛 | 丘成桐:中国要培养大数学家,提出重要问题是关键-清华大学-文科建设处
丘成桐院士所说的情况是客观存在的,典型例子就是芯片制造领域的浸润式技术。
浸润式技术的发明人是前台积电副总经理林本坚,林本坚是典型的基础科研人员,其主要钻研的领域是光学成像。依托于集成电路产业的商业化发展,林本坚早年在美国IBM任职,随后回到中国台湾加入台积电,退休之后在台湾清华大学担任讲座教授。
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在台积电任职期间,全球芯片产业进入到了技术瓶颈,光刻机的照明波长被卡在了193nm,无法向下发展。佳能、尼康选择走传统路线,试图通过提升硬件配置让光线波长缩短至157nm。
而林本坚则是通过光线过水折射的原理,推导出了在光源的后方加入超纯水当做介质,光源打到超纯水中形成折射效应,193nm的波长被成功缩短为134nm,直接解决了困扰全球芯片制造业的技术瓶颈。
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林本坚将该技术理论称之为浸润式,他拿着浸润式技术找到尼康和佳能寻求合作,但是尼康和佳能已经在传统路线上面投入太多资源,不想放弃,同时也并不相信林本坚一个人能解决困扰全球产业的技术难题,于是便谢绝了合作。
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仅次于佳能、尼康的光刻机企业是荷兰的ASML,这个时候ASML已经凭借着PAS系列光刻机抢占到了一定规模的市场,但无法与技术储备极强的日本企业竞争。
台积电是ASML的客户之一,林本坚通过台积电的关系找到ASML寻求合作, ASML为赶超日本企业,选择采用林本坚的浸润式技术制造新一代的DUV光刻机。
2008年12月,ASML在日本半导体展会上面公开宣布旗下首款浸润式DUV光刻机TWINSCAN NXT:1950i已实现量产,2009年上半年进行交付。该设备是跨时代的产品,具备双工作台系统,每小时可以处理200片晶圆,最高支持22nm制程的芯片制造。
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参考资料:
- ASML launches TWINSCAN NXT:1950i immersion lithography system | ASMLASML Logo
浸润式技术是ASML称霸光刻机产业的开始,一切源头都是因为林本坚通过加入水作为介质,解决了困扰行业多年的技术难题。
深度融合
据《中国经济网》新闻指出,基础学科对于科技产业至关重要,国产EDA企业巨霖科技的董事长孙家鑫对媒体表示,EDA软件作为集成电路行业产业皇冠上的“明珠”,其最底层的核心算法处处体现出与计算数学、应用数学的深度融合。
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想要解决卡脖子的问题,就必须从数学底层入手,公司围绕网格和矩阵求解两个底层技术,全部采用自主研发模式,为后续的发展奠定基础。
几何引擎也是被卡脖子的技术之一,该技术是CAD、CAE、CAM等工业软件体系的核心组件,其主要内容也都与数学等基础产业学科有关。
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参考资料:
多行业以数学“求解”产业卡脖子难题 - 教育 - 中国产业经济信息网
从根源解决卡脖子问题,需要进行全链路体系的科技攻关。
针对全链路的发展体系,我国在制定的十五五规划建议当中明确表示,卡脖子的根本就是基础理论的研究跟不上,源头和底层的东西没有搞清楚。
核心技术的攻关绝不能是简单的模仿性创新,这样只会陷入“追赶-落后-再追赶”的循环,必须加强原始创新和颠覆性创新,从根本上解决原理性、基础性问题,在新一轮的科技革命当中抢占先机。
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